激光三维脚型测量系统的设计与研究

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随着激光技术、精密光学技术、视频采集技术、图像处理技术以及计算机CAD/CAM技术的不断发展,物体三维轮廓的测量技术得到了飞速的发展,脚型测量便是其中的一方面应用实例。目前国内外已经研究出了多种三维脚型测量方法,其中激光三角法测量是目前光学测量应用最广泛的方法之一。   激光三角法是一种非接触测量方法,激光三维脚型测量系统的工作原理是采用线结构光作为激光光源,在被测者脚体面产生一条亮光带,CCD摄像机接收图像,然后图像采集卡采集CCD摄像机获得的扫描图像并把采集到的这些数据通过接口装置传送给计算机数据采集系统,经过数据处理输出需要的脚型数据信息。   本文围绕脚型测量的各个过程进行了阐述,主要对激光三维脚型测量系统中的硬件结构、系统标定、图像处理等方面进行了研究,目的在于为制鞋业提供一种数据比较精确、效率高、速度快的获取个体消费者三维脚型数据的手段。本文研究的内容和成果如下:   (1)查阅资料,分析国内外已有的三维测量方法,提出本课题总体研究方案、机械结构设计;   (2)在CCD成像系统的几何模型基础上,研究了激光三角法测量系统的标定的原理,提出了基于自由平面线性和BP神经网络结合的标定方法,有效的减小了非线性畸变对测量系统的影响;   (3)在激光三角法测量原理基础上,系统地研究了图像噪声对测量精度的影响,分析了线性平滑滤波、非线性平滑滤波、Fourier变换滤波等滤波方法,比较了各种方法的优缺点,采用了线性平滑滤波中的维纳滤波方法,使激光线的边界在滤波去噪的过程中不受到干扰,保证了测量系统的测量精度;系统地研究了激光线光心的提取对测量精度的影响,提出了改进的重心法,该方法有效地降低了噪声的干扰,提高了激光线光心的提取精度及稳定性;   (4)系统地分析了测量系统中的误差来源以及对测量精度的影响,提出了相应的改进措施,在硬件上控制装配误差、提高激光发生器的质量及CCD摄像机的分辨率,在测量环境上控制周围环境因素的影响,从而有效地提高了系统的测量精度。
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